Métodos de Ensaios: Classificação Geotécnica MCT
CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA MCT
1. SIGNIFICADO DE UMA CLASSIFICAÇÃO
Classificar um solo é determinar previamente suas propriedades e então elencar um ou
mais atributos como base para a finalidade proposta. Sendo o solo o objeto de
estudo para diferentes especialidades, desde aquelas ligadas à pedologia até
mecanismos da alimentação vegetal, existem inúmeras formas de classificá-lo.
Na Engenharia Civil, por exemplo, a classificação geotécnica é bastante utilizada para
estudos e determinação de solos empregados em obras viárias, como por
exemplo, em bases, sub-bases e reforço de pavimentos. Por meio da classificação
geotécnica é possível:



Avaliar preliminarmente a qualidade dos solos;
Hierarquizar o solo indicando suas prováveis propriedades para determinada
finalidade;
Correlacionar cada classe de solos com o seu comportamento em campo.
A classificação dos solos com uso da Metodologia MCT foi desenvolvida especialmente
para o estudo de solos tropicais e está baseada em propriedades mecânicas e
hídricas obtidas de corpos de prova (CP) compactados com dimensões reduzidas.
A MCT possibilita separar os solos tropicais em duas grandes classes: os de
comportamento laterítico e os de comportamento não laterítico.
Os solos lateríticos e saprolíticos, segundo a classificação MCT, podem pertencer aos
seguintes grupos:

Solos de comportamento laterítico, designados pela letra “L”, subdivididos
em 3 grupos:
LA: areia laterítica quartzosa
LA’: solo arenoso laterítico
LG’: solo argiloso laterítico

Solos de comportamento não laterítico (saprolíticos), designados pela letra
“N”, subdivididos em 4 grupos:
NA: areias, siltes e misturas de areias e siltes com predominância de grão
de quartzo e/ou mica, não laterítico
NA’: misturas de areias quartzosas com finos de comportamento não
laterítico (solos arenosos)
NS’: solo siltoso não laterítico
NG’: solo argiloso não laterítico
1.1. DIFICULDADES E DEFICIÊNCIAS DAS CLASSIFICAÇÕES TRADICIONAIS EM USO
As metodologias tradicionais para classificação de solos apresentam uma série de
deficiências e delimitações quando utilizadas para solos de regiões tropicais. Essas
classificações consideram fundamentais a granulometria, o limite de liquidez (LL)
e o índice de plasticidade (IP), os quais não retratam as reais possibilidades de uso
desse tipo de solo, tão pouco o seu alto desempenho em campo quando utilizado
em bases e sub-bases de pavimentos.
Nas décadas de 80 e 90 os professores doutores Nogami e Villibor empenharam-se à
procura de uma solução para determinação de propriedades básicas dos solos
tropicais.
Dentro da classificação dos solos, aqueles que apresentam propriedades peculiares de
comportamento são denominados de “solos tropicais”, em decorrência da
atuação do processo geológico e/ou pedológico típico das regiões tropicais
úmidas. Dentre os solos tropicais destacam-se duas grandes classes: os lateríticos
e os saprolíticos.
Os solos lateríticos (later, do latim tijolo) são solos superficiais, típicos das partes com
boas condições de drenagem das regiões tropicais úmidas, resultantes de uma
transformação da parte superior do subsolo pela atuação do intemperismo
(Figura 1).
Os solos saprolíticos (sapro, do grego: podre) são aqueles que resultam da
decomposição e/ou desagregação in situ da rocha matriz pela ação das
intempéries (chuvas, insolação, geladas) e mantém de maneira nítida a estrutura
da rocha que lhe deu origem. São genuinamente residuais, pois derivam de uma
rocha matriz e as partículas que o constituem permanecem no mesmo lugar em
que se encontravam no estado pétreo (Figura 1).
Figura 1 Talude composto por diferentes tipos de solos tropicais (camada de solo laterítico
sobrejacente à uma camada de solo saprolítico).
Há uma nítida diferença de propriedades entre solos lateríticos e os solos saprolíticos,
independentemente da posição que ocupam no Gráfico de Plasticidade ou do
Grupo em que se encaixam nas classificações tradicionais. Destacam-se as
seguintes diferenças:
1)
Os solos lateríticos apresentam perda de capacidade de suporte Mini-CBR
relativamente pequena, quando comparados com a correspondente perda
verificada nos solos saprolíticos, em imersão;
2)
Os solos lateríticos apresentam pequena expansão, fato que se verifica
mesmo para variedades com limite de liquidez relativamente elevada. Os
solos saprolíticos, ao contrário, podem ter elevada expansão mesmo que
tenham valores relativamente baixos de limite de liquidez e índice de
plasticidade;
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3)
Os solos lateríticos que possuem índices de plasticidade próximos aos dos
saprolíticos apresentam, frequentemente, contrações elevadas, apesar de
apresentarem expansões e permeabilidade relativamente baixas;
4)
No caso de solos lateríticos, a fração que passa na peneira de 0,075 mm é
predominantemente argilosa, enquanto que nos solos saprolíticos pode ser
argilosa ou siltosa;
5)
Os grupos classificados como solo arenoso de comportamento não laterítico
(NA) e solo arenoso de comportamento laterítico (LA) possuem poucas
diferenças entre suas propriedades (expansão, contração e permeabilidade),
no entanto o mesmo fato não pode ser verificado para solos argilosos e
arenosos.
A utilização dos métodos convencionais de classificação de solos, como HRB e outros,
não permitem distinguir os solos saprolíticos dos solos lateríticos. A classificação
MCT distingue de maneira nítida os solos desses dois grupos, tanto do ponto de
vista genético como tecnológico.
A compactação Mini–MCV consiste na miniaturização do método de compactação
apresentado por Parsons (1976), do Road Research Laboratory da Grã Bretanha e
difere do Proctor tradicional por variar, simultaneamente, o teor de umidade e a
energia de compactação durante a execução do ensaio. Obtém-se assim, ao final
do ensaio, uma família de curvas similares as de Proctor. O ensaio apresentado
por Parsons foi, originalmente, desenvolvido como um procedimento para avaliar
rapidamente o teor de umidade de compactação no campo. O Mini-MCV objetiva
a classificação geotécnica dos solos tropicais.
Em 1995, Nogami e Villibor propuseram o uso de uma nova série de golpes designada
“Série Simplificada” e uma nova maneira de calcular as deformações do corpo de
prova (CP), resultando em:



Maior facilidade de interpretação e uso das curvas de deformabilidade;
Considerável redução no número de golpes necessários para sua deformação e
para realização de leituras;
Valores de coeficientes e índices classificatórios iguais ou semelhantes àqueles
obtidos pelo procedimento proposto por Parsons (1976).
1.2. SÉRIE SIMPLIFICADA
É caracterizada por adotar qualquer sequência de golpes desde que seja
suficientemente detalhada para a finalidade a que se objetiva. A série é
constituída de dois tipos:


Contínua (ou crescente)
Exemplo:
Descontínua
Exemplo: n = 10, 20...golpes
golpes
Os afundamentos dos CP´s (Δan) durante a compactação são calculados em relação à
altura do CP no estado de máxima densidade (altura final – AF). Os afundamentos
(Δan) são obtidos pela seguinte expressão:
Δan = (
–
)
Onde:
Afundamento do CP (mm);
: Altura do corpo de prova correspondente aos números de golpes “ ”
(mm);
: Altura final do corpo de prova (mm).
2. PROGRAMA DE ENSAIOS
Os ensaios Compactação Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão tem caráter
classificatório e objetivam a verificação do comportamento laterítico ou não, de
um solo através da Classificação MCT, além de determinar propriedades dos
grupos integrantes das mesmas.
Para a classificação MCT, exige-se que as amostras de solos finos (com no mínimo 95%
passando na peneira 2,00mm) sejam submetidas ao seguinte programa de
ensaios:
a) Para cada amostra são moldadas 5 CP´s com diferentes teores de
umidade;
b) Com os 5 corpos de prova preparados na umidade de moldagem executase o Ensaio de Perda de Massa por Imersão (Pi).
Com os dados do Ensaio de Compactação Mini-MCV geram-se as curvas “n versus Δan”
também designada curva de deformabilidade, de onde é obtido o coeficiente c’ e
a curva “Hc versus MEAS” para obtenção do coeficie te d’. Cada CP resultante
desse ensaio deve ser submetido ao Ensaio da Perda de Massa por Imersão (Pi).
O coeficie te c’ é utilizado na Classificação MCT como indicador de quão arenoso é o
solo, no caso de solos de comportamento laterítico. Enquanto que o Pi e d’ são
utilizados para o cálculo do índice e’, que indicará se um solo possui
comportamento laterítico ou não.
Na Figura 2 está apresentado de forma esquemática o Programa de ensaios para a
classificação MCT, bem como os dados obtidos em cada um deles.
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Figura 2 Fluxograma do programa de ensaios e dados obtidos para Classificação MCT
3. CONSIDERAÇÕES
OBTIDOS
SOBRE AS
CURVAS GERADAS
E
PARÂMETROS
Para possibilitar a obtenção rápida da classificação geotécnica MCT de um solo, são
utilizados os parâmetros fornecidos pelas curvas geradas nos ensaios
classificatórios de Compactação Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão, as
quais:



Curvas de deformabilidade Mini-MCV (Figura 3);
Curvas de compactação Mini-MCV (Figura 4 e 5);
Perda de Massa por Imersão (Figura 6).
3.1. CURVA DE DEFORMABILIDADE E COEFICIENTE C’
Para cada teor de umidade de compactação (Hci) é traçada a curva de número de golpes
de referência (n) em função do afundamento do CP. Essas curvas são
de omi adas como “Curvas de Deformabilidade” ou “Curvas de Mini-MCV” pois
a partir delas pode-se determinar o Mini-MCV do solo estudado.
A partir do seu traçado determina-se o coeficie te c’ é obtido da razão da variação do
afundamento pela variação do Mini-MCV da parte retilínea da curva de
deformabilidade.
O coeficiente c’ dos solos lateríticos pode ser correlacionado com a granulometria do
material mostra do sua te dê cia mais argilosa ou are osa. Assim c’ com valor
acima de 1,5 caracteriza as argilas e solos argilosos, enquanto que valores abaixo
de 1,0 caracterizam as areias e os siltes não plásticos ou pouco coesivos. No
intervalo de 1 a 1,5 se situam solos com diferentes granulometrias, compreendido
por areias siltosas, areias argilosas, areia arenosas, argilas siltosas, etc.
A fim de elucidar a relação dos valores c’ para diferentes tipos de solo, são apresentadas
na Figura 3 duas curvas de deformabilidade correspondentes a um solo argiloso e
um arenoso, ensaiados seguindo a Série Simplificada de Golpes, nas referidas
umidades de compactação (Hc).
Figura 3 Exemplos de curvas de deformabilidade para areias e solos argilosos (Série
Simplificada)
As seguintes conclusões são possíveis de serem estabelecidas segundo as curvas
apresentadas:



As curvas de deformabilidade obtidas a partir do método de compactação pela
série simplificada são compostas por duas partes: uma inclinada e retilínea, de
o de se obtém o coeficie te c’; e outra caracterizada por uma deformabilidade
praticamente nula;
A curva de deformabilidade correspondente ao solo argiloso apresenta maior
inclinação em relação ao solo arenoso devido ao fato do solo argiloso possuir
maior sensibilidade aos golpes em comparação ao arenoso, sendo assim para
um mesmo número de golpes (n) o afu dame to (Δan) é maior para o solo
argiloso;
Para os exemplos apresentados na Figura 3, o cálculo do coeficie te c’ é
realizado da seguinte forma:

Para o solo argiloso laterítico (curva vermelha)
Sendo obtido graficamente:
Δan = 9,1 - 6,0 = 3,1 mm
ΔMi i-MCV = 8,4 - 6,2 = 2,2
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
Para areia laterítica (curva azul)
Sendo obtido graficamente:
Δan = 2,1 - 0,8 = 1,3 mm
ΔMi i-MCV = 8,5 - 5,0 = 3,5
3.2. CURVA DE COMPACTAÇÃO MINI-MCV E COEFICIENTE D’
Com alturas (An) dos corpos de prova compactados, calculam-se as massas específicas
aparentes secas (MEAS) e então traçam-se as curvas de “MEAS versus Hc” para os
números de golpes n = 10 e n = 20.
De uma maneira geral, as areias argilosas bem graduadas possuem curvas de
compactação com picos acentuados e ramo seco retilíneo, cuja inclinação se
acentua sensivelmente, quando a argila presente é de natureza laterítica. As
argilas lateríticas possuem curvas similares, porém com menor inclinação.
Siltes saprolíticos micáceos e/ou caoliníticos e areias pouco ou não coesivas não
possuem picos acentuados e, frequentemente, apresentam encurvamento que
dificulta a determi ação de d’.
Geralmente, os solos lateríticos, atingem grau de saturação elevado fazendo com que os
picos das curvas de compactação se aproximem significativamente da curva de
compactação obtida no ensaio Mini-MCV, o que não acontece com as areias e
siltes que são poucos ou nada coesivos.
As argilas lateríticas, em geral possuem d’ acima de 20 (kg/m³)/%, ao passo que as
argilas não lateríticas não atingem esse valor, ficando abaixo de 10 (kg/m³)/%. As
areias puras possuem d’ baixo, ao passo que as areias fi as argilosas podem ter d’
elevado, ultrapassando 100 (kg/m³)/%;.
Nas Figuras 4 e 5 estão mostrados exemplos de curvas “MEAS versus Hc” de um solo
saprolítico e de um solo laterítico.
Figura 4 Exemplo de curvas de compactação de um solo laterítico
Figura 5 Exemplo de curvas de compactação de um solo saprolítico
3.3. PERDA DE MASSA POR IMERSÃO E O PARÂMETRO PI
O valor da perda de massa (Pi) permite prever uma série de comportamentos quando
combinado com outros dados fornecidos pela Sistemática MCT. Com os
resultados obtidos no ensaio calcula-se a Pi correspondente para cada CP pela
seguinte expressão:
Onde:
Pi: Perda de massa por imersão (%);
Md: Massa seca desprendida (g);
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Me: Massa seca extrudada = 1,0 cm x área do CP x MEAS (g);
Fc: Fator de correção.
Para a classificação MCT, a partir dos valores da Pi dos CP’s em diferentes umidades,
deve-se determinar a Pi representativa do solo, seguindo as seguintes etapas:


Verificar a altura final (AF) de cada CP resultante do ensaio de compactação e
traçar a curva AF x Mini-MCV;
Traçar curva Pi x Mini-MCV.
Geralme te qua do o solo tem comportame to laterítico a curva “Pi versus Mini-MCV”
é descendente, ou seja, o parâmetro Pi diminui com o aumento do Mini-MCV. No
caso de argilas e argilas arenosas lateríticas, a Pi próxima ao Mini-MCV = 10 é zero
ou muito baixa, como pode ser observado na curva vermelha da Figura 6.
Para as areias argilosas lateríticas a tendência é similar, entretanto, o decréscimo da Pi
ocorre para Mini-MCV mais elevado e a condição de Pi = 0 (zero) só ocorre para
Mini-MCV acima de 15.
Os solos saprolíticos geralmente apresentam valores de Pi significativamente superiores
quando comparados com os solos lateríticos. Essa peculiaridade é acentuada nas
variedades siltosas micáceas e/ou caoliníticas, nas quais o valores da Pi superiores
a 250% são constatados frequentemente, como pode ser visto na curva azul da
Figura 6.
Além disso, os valores da Pi para os solos saprolíticos têm pouca variação em função do
Mini-MCV ou da umidade de compactação, sendo que a velocidade de
desagregação dos CP’s é elevada.
As areias saprolíticas apresentam valores de Pi difíceis de serem previstos, pois podem
ser elevados ou baixos, conforme o grau de entrosamento atingido no processo
de compactação dos CP’s.
As argilas saprolíticas apresentam valores de Pi, predominantemente, na faixa
intermediária (próximo de 100%), apresentando um nítido acréscimo com o
aumento do Mini-MCV. Outra peculiaridade dessas argilas é que a desagregação,
após a imersão dos CP’s se processa le tame te podendo durar mais de 20
horas.
Figura 6 Exemplo de curvas "Pi versus Mini-MCV" para uma amostra de solo de
comportamento saprolítico e laterítico.
4. GRÁFICO CLASSIFICATÓRIO
GRUPOS DA MCT
E
PROPRIEDADES
DOS
SOLOS
DOS
Dispondo-se dos parâmetros classificatórios obtidos nos ensaios de Compactação MiniMCV e Perda de Massa por Imersão é possível classificar os solos lateríticos e
saprolíticos de acordo com a Metodologia MCT, através do Gráfico Classificatório
proposto por Nogami e Villibor (1995), apresentado na Figura 7, no qual o eixo
das abcissas está representado o coeficiente c’ e no eixo das ordenadas, o
coeficiente e’.
O coeficiente e’ é calculado a partir do coeficiente d’ (razão da variação de MEAS pela
variação de Hc) da parte retilínea do ramo seco da curva de compactação,
correspondente a 10 golpes do ensaio de Mini-MCV) e do parâmetro de Perda de
Massa por Imersão (Pi), obtido segundo a expressão:
√
Onde:
d’: razão da variação de MEAS pela variação de Hc do ramo seco da curva de
compactação correspondente a 10 golpes do soquete leve, devendo ser expressa
em (kg/m³)/%;
Pi: Parâmetro de perda de massa por imersão total em água de corpos de prova
em condições padronizadas, expressa em porcentagem.
Segundo Nogami e Villibor (1995): O í dice e’ foi co cebido para i dicar o
comportamento laterítico ou não laterítico dos solos. Os autores verificaram que
o comportamento laterítico começa a se ma ifestar qua do d’ > 20 e Pi < 100, o
que permitiu o estabelecime to da li ha horizo tal pri cipal correspo de te a e’
= 1,15 (linha tracejada da Figura 7) que separa os solos “L” dos solos “N”. Para os
solos com baixa quantidade de finos, a transição ocorre para valores mais altos de
Pi, o que levou a estabelecer a linha horizontal secundária em posição pouco
acima correspo de te a e’ = 1,4.
A estimativa das propriedades e os dados gerais dos grupos de solos da classificação
MCT para utilização em rodovias estão apresentados na Tabela 1 e na Tabela 2.
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Figura 7 Gráfico Classificatório da MCT
Tabela 1 Dados gerais dos grupos de solos da Classificação MCT e suas propriedades
Tabela 2 Valores numéricos das propriedades dos solos